JP6098764B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、車両の操舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特に車両や操舵系の製造上のバラツキ、経年変化等に影響されず、操舵角や車両情報に応じた所望の操舵トルクを実現することが可能な電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus in which a steering assist force by a motor is applied to a steering system of a vehicle, and in particular, the steering angle and vehicle information are not affected by variations in manufacturing of the vehicle and the steering system, aging, etc. The present invention relates to an electric power steering apparatus capable of realizing a desired steering torque according to the above.
車両の操舵系をモータの回転力でアシスト制御する電動パワーステアリング装置(EPS)は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシスト制御のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値(電流指令値)とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にPWM制御のデュ−ティの調整で行っている。 An electric power steering apparatus (EPS) that assists the steering system of a vehicle with the rotational force of a motor is a steering assist force applied to a steering shaft or a rack shaft by a transmission mechanism such as a gear or a belt via a reduction gear. Is supposed to be granted. Such a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of motor current in order to accurately generate assist control torque. In feedback control, the motor applied voltage is adjusted so that the difference between the steering assist command value (current command value) and the motor current detection value becomes small. -Adjusting tees.
電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図1に示して説明すると、ハンドル1のコラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)2は減速ギア3、ユニバーサルジョイント4a及び4b、ピニオンラック機構5、タイロッド6a,6bを経て、更にハブユニット7a,7bを介して操向車輪8L,8Rに連結されている。また、コラム軸2には、ハンドル1の操舵トルクをトーションバーの捩れトルクとして検出するトルクセンサ10が設けられており、ハンドル1の操舵力を補助するモータ20が減速ギア3を介してコラム軸2に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット(ECU)30には、バッテリ13から電力が供給されると共に、イグニションキー11を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクThと車速センサ12で検出された車速Velとに基づいて、アシスト指令となる電流指令値の演算を行い、演算された電流指令値に補償等を施した電圧制御値Vrefによってモータ20に供給する電流を制御する。操舵角を検出する舵角センサ14は必須のものではなく、配設されていなくても良く、モータ20に連結されたレゾルバ等の回転センサから得ることもできる。
The general configuration of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. 6b is further connected to the
コントロールユニット30には、車両の各種情報を授受するCAN(Controller Area Network)40が接続されており、車速VelはCAN40から受信することも可能である。また、コントロールユニット30には、CAN40以外の通信、アナログ/ディジタル信号、電波等を授受する非CAN41も接続可能である。
The
このような電動パワーステアリング装置において、コントロールユニット30は主としてCPU(MPUやMCUを含む)で構成されるが、そのCPU内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、例えば図2に示されるような構成となっている。
In such an electric power steering apparatus, the
図2を参照してコントロールユニット30の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ10からの操舵トルクTh及び車速センサ12からの車速Velは電流指令値演算部31に入力され、電流指令値演算部31は操舵トルクTh及び車速Velに基づいて、アシストマップ等を用いて電流指令値Iref1を演算する。演算された電流指令値Iref1は加算部32Aで、特性を改善するための補償部34からの補償信号CMと加算され、加算された電流指令値Iref2が電流制限部33で最大値を制限され、最大値を制限された電流指令値Irefmが減算部32Bに入力され、モータ電流検出値Imと減算される。
The function and operation of the
減算部32Bでの減算結果である偏差I(=Irefm−Im)はPI(比例積分)制御部35でPI制御され、PI制御された電圧制御値VrefがPWM制御部36に入力され、キャリア信号CFに同期してデューティを演算され、PWM信号でインバータ37を介してモータ20をPWM駆動する。モータ20のモータ電流値Imはモータ電流検出器38で検出され、減算部32Bに入力されてフィードバックされる。
Deviation I (= Irefm−Im), which is a result of subtraction in
補償部34は、検出若しくは推定されたセルフアライニングトルク(SAT)343を加算部344で慣性補償値342と加算し、その加算結果に更に加算部345で収れん性制御値341を加算し、その加算結果を補償信号CMとして加算部32Aに入力し、電流指令値の特性改善を行う。
The
このように、従来の電動パワーステアリング装置によるアシスト制御では、運転者の手入力にて加えた操舵トルクを、トーションバーの捩れトルクとしてトルクセンサで検出し、主にその操舵トルクに応じてフィードフォワード的にアシスト制御のための電流指令値を設定している。そのため、車両や操舵系の製造上のバラツキ、車両や操舵系の経年変化等により、同等レベルの操舵性能を維持することが困難である。 As described above, in the assist control by the conventional electric power steering apparatus, the steering torque applied by the driver's manual input is detected by the torque sensor as the torsional torque of the torsion bar, and the feedforward is mainly performed according to the steering torque. The current command value for assist control is set. For this reason, it is difficult to maintain the same level of steering performance due to variations in manufacturing of the vehicle and the steering system, aging of the vehicle and the steering system, and the like.
かかる問題を解決した車両制御装置として、特許第5208894号公報(特許文献1)が提案されている。特許文献1の車両制御装置は、ドライバの操舵によるステアリングの操舵角を検出する操舵角検出手段と、ステアリングの中立状態から、操舵方向が切り替わらずにステアリングが操舵されているとき、操舵角又はステアリングの操舵トルクが所定値未満である範囲で、操舵角の変化に対する操舵トルクの変化の割合の感覚量と、操舵トルクの感覚量とに基づいて求められる運転者の手応え量が一定であり、かつ操舵角又は操舵トルクが所定値以上である範囲で、操舵角又は操舵トルクの増加に従って手応え量が単調増加する、操舵角又は操舵トルクと手応え量との予め定められた関係に基づいて、検出された操舵角に対応する操舵トルクを目標値として設定する目標設定手段と、目標設定手段によって設定された操舵トルクの目標値が実現されるように制御する制御手段とを含む車両制御装置である。
Japanese Patent No. 5208894 (Patent Document 1) has been proposed as a vehicle control apparatus that solves this problem. The vehicle control device disclosed in
特許文献1に記載の装置では、操舵トルク(捩れ角)の目標値と検出される操舵トルク(捩れ角)との偏差を求め、その偏差に対してPI(比例積分)制御を実施して、操舵トルクの目標値を実現している。その結果、車両や操舵系の製造上のバラツキや経年変化等によって、モータやステアリング機構系の摩擦量が変化するため、目標とする操舵トルクに対する追従性が影響を受ける。
In the apparatus described in
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、コラム角を操舵角や車両情報(車速、ヨーレート、横加速度(横G)など)に応じた値に追従するように制御することにより所望の操舵フィーリングを実現し、車両や操舵系の製造上のバラツキ、経年変化等に影響されないような電動パワーステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to follow the column angle to a value corresponding to the steering angle and vehicle information (vehicle speed, yaw rate, lateral acceleration (lateral G), etc.). It is an object of the present invention to provide an electric power steering device that realizes a desired steering feeling by being controlled so as to be unaffected by variations in manufacturing of vehicles and steering systems, aging, and the like.
本発明は、少なくとも操舵角に基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、前記コラム角制御部が、前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されており、前記速度制御部が、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度の速度差を求める第3減算部と、前記速度差を積分して積分ゲインを乗算する積分部と、実コラム角速度に比例ゲインを乗算する比例制御部と、前記積分部の出力から前記比例制御部の出力を減算して前記電流指令値を求める第4減算部とで構成されており、前記実コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっていることにより達成される。また、本発明の上記目的は、操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、前記コラム角制御部が、前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されており、前記目標コラム角速度演算部が、前記目標コラム角及び前記実コラム角の角度差を求める第2減算部と、前記角度差に比例定数を乗算して前記目標コラム角速度を演算する位置制御部とで構成されており、前記速度制御部が、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度の速度差を求める第3減算部と、前記速度差を積分して積分ゲインを乗算する積分部と、実コラム角速度に比例ゲインを乗算する比例制御部と、前記積分部の出力から前記比例制御部の出力を減算して前記電流指令値を求める第4減算部とで構成されており、前記実コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっていることにより達成される。さらに、本発明の上記目的は、前記車両情報が、少なくとも車速、ヨーレート、横加速度であることにより、或いは前記速度制御部の出力の上下限値を制限して前記電流指令値を出力するリミッタが付加されていることにより、より効果的に達成される。 The present invention relates to an electric power steering device configured to assist control of a steering system by calculating a current command value based on at least a steering angle and driving a motor based on the current command value. The above-described object is to provide a target column angle calculation unit that calculates a target column angle based on the steering angle and vehicle information, and a column angle control that calculates the current command value based on the target column angle and the detected actual column angle. A target column angular velocity calculator that calculates a target column angular velocity based on a difference between the target column angle and the actual column angle, and an actual column angular velocity based on the actual column angle. And a speed control unit that calculates the current command value based on the target column angular velocity and the actual column angular velocity. A control unit, a third subtraction unit that obtains a speed difference between the target column angular velocity and the actual column angular velocity; an integration unit that integrates the velocity difference and multiplies an integral gain; and a proportional that multiplies the actual column angular velocity by a proportional gain. and a control unit, wherein the output of the integrator by subtracting the output of the proportional controller is composed of the fourth subtracting unit for obtaining the current command value, the actual column angle to the steering angle and the vehicle information This is achieved by controlling the angle to a corresponding value. In addition, the object of the present invention is to calculate a target column angle based on the steering angle and vehicle information, and to calculate the current command value based on the target column angle and the detected actual column angle. A column angle control unit that performs a target column angular velocity calculation unit that calculates a target column angular velocity based on a difference between the target column angle and the actual column angle, and based on the actual column angle. A differential unit that calculates an actual column angular velocity, and a speed control unit that calculates the current command value based on the target column angular velocity and the actual column angular velocity, and the target column angular velocity calculating unit includes the target column angular velocity. A second subtracting unit that calculates an angular difference between the column angle and the actual column angle, and a position control unit that calculates the target column angular velocity by multiplying the angular difference by a proportionality constant. The speed control unit includes a third subtraction unit that calculates a speed difference between the target column angular velocity and the actual column angular velocity, an integration unit that integrates the speed difference and multiplies an integral gain, and multiplies the actual column angular velocity by a proportional gain. And a fourth subtraction unit that subtracts the output of the proportional control unit from the output of the integration unit to obtain the current command value, and determines the actual column angle as the steering angle and the vehicle. This is achieved by controlling the angle to a value according to information. Furthermore, the object of the present invention is to provide a limiter that outputs the current command value when the vehicle information is at least vehicle speed, yaw rate, lateral acceleration, or restricts the upper and lower limit values of the output of the speed controller. By being added, it is achieved more effectively.
また、本発明の上記目的は、操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、前記コラム角制御部が、前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角を速度フィードフォワード制御する速度フィードフォワード制御部と、前記目標コラム角速度に前記速度フィードフォワード制御部からの速度フィードフォワード制御値を加算して最終目標コラム角速度を求める加算部と、前記最終目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて、前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されており、前記実コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっていることにより達成される。さらに、前記車両情報が、少なくとも車速、ヨーレート、横加速度の3つを含むことにより、或いは前記目標コラム角演算部が、前記操舵角に応じて所望の操舵トルクを設定する操舵トルク設定部と、前記所望の操舵トルクをトーションバーのバネ定数で除算して目標捩れ角を算出する除算部と、前記操舵角から前記目標捩れ角を減算する第1減算部とで構成されていることにより、或いは前記速度制御部の出力の上下限値を制限して前記電流指令値を出力するリミッタが付加されていることにより、より効果的に達成される。 In addition, the object of the present invention is to calculate a target column angle based on the steering angle and vehicle information, and to calculate the current command value based on the target column angle and the detected actual column angle. A column angle control unit that performs a target column angular velocity calculation unit that calculates a target column angular velocity based on a difference between the target column angle and the actual column angle, and based on the actual column angle. A differential unit that calculates the actual column angular velocity, a speed feedforward control unit that performs speed feedforward control of the target column angle, and a speed feedforward control value from the speed feedforward control unit is added to the target column angular speed. Based on the final target column angular velocity and the actual column angular velocity, an adder for obtaining a final target column angular velocity, and the current command value Is composed of a speed control unit for calculating, is achieved by which is the actual column angle such that the angle control to a value corresponding to the steering angle and the vehicle information. Further, the vehicle information includes at least three of vehicle speed, yaw rate, and lateral acceleration, or the target column angle calculation unit sets a desired steering torque according to the steering angle; and A dividing unit that calculates a target twist angle by dividing the desired steering torque by a spring constant of a torsion bar and a first subtracting unit that subtracts the target twist angle from the steering angle; or This is achieved more effectively by adding a limiter that outputs the current command value by limiting the upper and lower limit values of the output of the speed control unit.
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、コラム角を、操舵角と車両情報(車速、ヨーレート、横加速度など)に応じた値に追従するように角度制御することにより、所望の操舵トルクを実現している。また、所望の操舵トルクを実現するための目標コラム角と、検出される実コラム角との偏差に応じて角度制御しているので、車両や操舵系の製造上のバラツキ、経年変化等に影響されずに、同等レベルの操舵性能を維持することができる。 According to the electric power steering apparatus of the present invention, a desired steering torque is realized by controlling the column angle so as to follow a value corresponding to the steering angle and vehicle information (vehicle speed, yaw rate, lateral acceleration, etc.). doing. In addition, because the angle is controlled according to the deviation between the target column angle to achieve the desired steering torque and the detected actual column angle, it affects the manufacturing variations and aging of the vehicle and steering system. Instead, the same level of steering performance can be maintained.
本発明の電動パワーステアリング装置は、車両や操舵系の製造上のバラツキ、経年変化等に影響されず、操舵角や車両情報に応じた所望の操舵トルクを実現するため、操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、コラム角を操舵角及び車両情報に応じた値に角度制御するようになっている。 The electric power steering device of the present invention is not affected by variations in manufacturing of vehicles and steering systems, aging, etc., and realizes a desired steering torque according to the steering angle and vehicle information. A target column angle calculation unit that calculates a target column angle based on the target column angle, and a column angle control unit that calculates a current command value based on the target column angle and the detected actual column angle. The angle is controlled to a value according to the information.
これにより、車両や操舵系の製造上のバラツキ、経年変化等に影響されずに、同等レベルの操舵性能を維持することができる。 Thereby, it is possible to maintain the same level of steering performance without being affected by variations in manufacturing of the vehicle and the steering system, aging, and the like.
以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図3は本発明の実施形態の一例を示しており、トーションバーに対してハンドル側のハンドル角である操舵角θhは目標コラム角演算部110に入力され、車速、ヨーレート、横加速度等の車両情報VIも目標コラム角演算部110に入力される。目標コラム角演算部110で演算された目標コラム角θrefはコラム角制御部120に入力され、コラム角制御部120で演算された電流指令値IrefによってEPS操舵系100を駆動制御する。コラム角制御部120は、コラム角が目標コラム角θrefに追従するような電流指令値Irefを演算する。また、EPS操舵系100には、トーションバーに対してコラム側の角度であるコラム角を検出するセンサが設けられており、検出された実コラム角θがコラム角制御部120に入力されている。
FIG. 3 shows an example of an embodiment of the present invention. The steering angle θh, which is the steering wheel angle on the steering wheel side with respect to the torsion bar, is input to the target column
目標コラム角演算部110は、例えば図4のような構成となっている。即ち、操舵角θhは操舵トルク設定部111及び減算部113に入力され、操舵トルク設定部111は所定の関数に従って操舵角θhに応じた所望の操舵トルクを出力する。所望の操舵トルクは除算部112において、トーションバーのバネ定数Ktで除算され、除算結果である目標捩れ角Δθrefが減算部113に減算入力される。減算部113では操舵角θhから目標捩れ角Δθrefが減算され、その減算結果である目標コラム角θref(=θh−Δθref)が出力される。
For example, the target column
このようにして目標コラム角演算部110で演算された目標コラム角θrefは、コラム角制御部120に入力される。コラム角制御部120には、実コラム角θも入力されている。
The target column angle θref calculated by the target column
コラム角制御部120は、例えば図5のような構成となっている。即ち、目標コラム角θrefは減算部121に加算入力され、実コラム角θは減算部121に減算入力されると共に、時間微分を行う微分部123に入力される。減算部121で算出された角度差(=θref−θ)は位置制御部122に入力され、比例定数Kppを乗算されて目標コラム角速度ω2が演算される。減算部121及び位置制御部122で、目標コラム角速度演算部を構成している。
The column
目標コラム角速度ω2は、I−P制御を行う速度制御部130内の減算部131に加算入力される。また、微分部123で演算された実コラム角速度ω1は速度制御部130内の減算部131に減算入力されると共に、比例制御部133に入力される。減算部131の減算結果(=ω2−ω1)は積分部132に入力され、積分されると共に、積分ゲインKviを乗算されて積分結果SC1が減算部134に加算入力される。また、比例制御部133の比例制御の結果SC2は減算部134に減算入力され、減算部134の減算結果である電流指令値Ir(=SC1−SC2)はリミッタ124で上下限値を制限され、電流指令値Irefが出力される。速度制御部130は、目標コラム角速度ω2に実コラム角速度ω1が追従するような電流指令値Irを演算する。
The target column angular velocity ω2 is added and input to the
このような構成において、その全体動作例を図6のフローチャートを参照して説明する。 In such a configuration, an example of the overall operation will be described with reference to the flowchart of FIG.
先ず操舵角θh及び車両情報VIを入力し(ステップS10)、目標コラム角演算部110は目標コラム角θrefを演算する(ステップS20)。目標コラム角θrefはコラム角制御部120に入力され、更にEPS操舵系100からの実コラム角θもコラム角制御部120に入力される(ステップS30)。コラム角制御部120は目標コラム角θref及び実コラム角θに基づいて角度制御を行い(ステップS40)、演算で求めた電流指令値IrefでEPS操舵系100を駆動制御し(ステップS70)、終了となるまで上記動作を繰り返す(ステップS71)。
First, the steering angle θh and the vehicle information VI are input (step S10), and the target column
図7はコラム角制御部120の動作例を示しており、先ず目標コラム角θref及び実コラム角θが入力され(ステップS41)、減算部121で角度差(=θref−θ)が算出されて位置制御部122に入力され、更に実コラム角θは微分部123に入力される(ステップS42)。位置制御部122では角度差に基づいて目標コラム角速度ω2が演算され(ステップS43)、微分部123では時間微分により実コラム角速度ω1が演算される(ステップS44)。
FIG. 7 shows an example of the operation of the column
目標コラム角速度ω2及び実コラム角速度ω1は減算部131に入力され、その角速度差(=ω2−ω1)が算出される(ステップS45)。算出された角速度差は積分部132に入力されて積分制御され(ステップS46)、実コラム角速度ω1は比例制御部133に入力されて比例制御される(ステップS47)。積分結果SC1及び比例制御の結果SC2は減算部134に入力されて差(=SC1−SC2)が算出され(ステップS48)、その差が電流指令値Irとして出力され、リミッタ124で上下限値を制限され(ステップS50)、電流指令値Irefが出力される(ステップS51)。
The target column angular velocity ω2 and the actual column angular velocity ω1 are input to the
図8はコラム角制御部120の他の構成例を示しており、目標コラム角θrefの微分値にゲインKvfを乗算して目標コラム角速度ω2に加算する速度フィードフォワード制御部140を設けている。目標コラム角速度ω2に加算した値を最終目標コラム角速度ω3とし、最終目標コラム角速度ω3を速度制御部130に入力している。かかる速度フィードフォワード制御部140により、目標コラム角θrefに対するコラム角θの追従性(即応性)が向上する。
FIG. 8 shows another configuration example of the column
例えば実施形態1として、操舵角θhに応じて所望の操舵トルクになるような目標コラム角θrefを目標コラム角テーブルより出力し、角度制御により目標コラム角θrefにコラム角θを追従させるための電流指令値を演算する。操舵角θhを図9(A)のように動かした場合、所望の操舵トルクを実現するための目標コラム角θrefが算出され、コラム角θがこれに追従する。結果として、図9(B)に示す所望の捩れ角Δθref(太線)に対して、実際の捩れ角Δθは細線のようになる。図9(B)では、所望の捩れ角Δθref(太線)と実際の捩れ角Δθ(細線)との差は微差であり、操舵角θhの変動がない領域では同一となる。この結果、手感に現れる操舵トルクは、図9(C)のようになる(所望の操舵トルクは省略している)。 For example, in the first embodiment, a target column angle θref that provides a desired steering torque according to the steering angle θh is output from the target column angle table, and the current for causing the column angle θ to follow the target column angle θref by angle control. Calculate the command value. When the steering angle θh is moved as shown in FIG. 9A, a target column angle θref for realizing a desired steering torque is calculated, and the column angle θ follows this. As a result, the actual twist angle Δθ becomes a thin line with respect to the desired twist angle Δθref (thick line) shown in FIG. 9B. In FIG. 9B, the difference between the desired twist angle Δθref (thick line) and the actual twist angle Δθ (thin line) is a slight difference, and is the same in a region where the steering angle θh does not vary. As a result, the steering torque appearing in the hand feeling is as shown in FIG. 9C (desired steering torque is omitted).
また、目標コラム角θrefへの追従性を向上するために、上述の実施形態1で示した目標コラム角速度ω2に目標コラム角θrefの微分値相当にゲインを乗算したものを加算して(速度フィードフォワード制御)、最終目標コラム角速度ω3としても良い。本実施形態2のシミュレーション結果を図10に示す。図10(A)は操舵角θhの変化を示し、図10(B)では所望の捩れ角Δθref(太線)に対して、実施形態1の捩れ角Δθ(細線)よりも本実施形態2(破線)の方が、所望の捩れ角Δθrefに追従していることが分かる。図10(B)では、所望の捩れ角Δθref(太線)と実際の捩れ角Δθ(破線)とは殆ど重なっており、また、操舵角θhの変動がない領域では、所望の捩れ角Δθref(太線)、実施形態1の捩れ角Δθ(細線)、本実施形態2の所望の捩れ角Δθref(破線)は同一となっている。手感に現れる操舵トルクは、図10(C)のようになる。 In order to improve the followability to the target column angle θref, a value obtained by multiplying the target column angular velocity ω2 shown in the first embodiment by a gain corresponding to the differential value of the target column angle θref is added (speed feed). Forward control), the final target column angular velocity ω3 may be used. The simulation result of the second embodiment is shown in FIG. FIG. 10A shows a change in the steering angle θh. In FIG. 10B, the second embodiment (broken line) is more effective than the twist angle Δθ (thin line) in the first embodiment with respect to the desired twist angle Δθref (thick line). ) Follows the desired twist angle Δθref. In FIG. 10B, the desired torsion angle Δθref (thick line) and the actual torsion angle Δθ (dashed line) almost overlap each other, and the desired torsion angle Δθref (thick line) does not vary in the steering angle θh. ), The twist angle Δθ (thin line) in the first embodiment and the desired twist angle Δθref (broken line) in the second embodiment are the same. The steering torque that appears in the hand feeling is as shown in FIG.
なお、SAT外乱による影響を抑制するため、角度制御の電流指令値に、SAT推定値の電流指令値を抑制する方向に加算しても良い。また、速度制御部には上述したI−P制御に限らなくても良く、例えばPI制御、P制御、PID制御、PI−D制御を用いることも可能である。 In addition, in order to suppress the influence by SAT disturbance, you may add to the electric current command value of angle control in the direction which suppresses the electric current command value of SAT estimated value. Further, the speed control unit is not limited to the above-described IP control, and for example, PI control, P control, PID control, and PI-D control may be used.
更に、コラム角を検出する角度センサがない場合には、操舵角(ハンドル角)からトーションバー捩れ角(トルク検出用)を減算し、「コラム角=操舵角−捩れ角」で求めるようにしても良い。 Further, when there is no angle sensor for detecting the column angle, the torsion bar torsion angle (for torque detection) is subtracted from the steering angle (steering wheel angle) to obtain “column angle = steering angle−torsion angle”. Also good.
1 ハンドル
2 コラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)
10 トルクセンサ
12 車速センサ
13 バッテリ
20 モータ
100 EPS操舵系
110 目標コラム角演算部
111 操舵トルク設定部
120 コラム角制御部
122 位置制御部
123 微分部
124 リミッタ
130 速度制御部
140 速度フィードフォワード制御部1
DESCRIPTION OF
Claims (8)
操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、
前記コラム角制御部が、
前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されており、
前記速度制御部が、
前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度の速度差を求める第3減算部と、前記速度差を積分して積分ゲインを乗算する積分部と、実コラム角速度に比例ゲインを乗算する比例制御部と、前記積分部の出力から前記比例制御部の出力を減算して前記電流指令値を求める第4減算部とで構成されており、
前記実コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering apparatus configured to assist the steering system by calculating a current command value based on at least a steering angle and driving a motor based on the current command value,
A target column angle calculation unit that calculates a target column angle based on the steering angle and vehicle information; and a column angle control unit that calculates the current command value based on the target column angle and the detected actual column angle. ,
The column angle control unit is
A target column angular velocity calculation unit that calculates a target column angular velocity based on the difference between the target column angle and the actual column angle, a differentiation unit that calculates an actual column angular velocity based on the actual column angle, the target column angular velocity and the A speed control unit that calculates the current command value based on the actual column angular velocity,
The speed controller is
A third subtraction unit for obtaining a speed difference between the target column angular velocity and the actual column angular velocity; an integration unit that integrates the speed difference and multiplies an integral gain; and a proportional control unit that multiplies the actual column angular velocity by a proportional gain; It said being an output of the integrator by subtracting the output of the proportional controller and a fourth subtracting unit for obtaining the current command value,
An electric power steering apparatus characterized in that the actual column angle is controlled to a value corresponding to the steering angle and the vehicle information.
操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、
前記コラム角制御部が、
前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されており、
前記目標コラム角速度演算部が、
前記目標コラム角及び前記実コラム角の角度差を求める第2減算部と、前記角度差に比例定数を乗算して前記目標コラム角速度を演算する位置制御部とで構成されており、
前記速度制御部が、
前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度の速度差を求める第3減算部と、前記速度差を積分して積分ゲインを乗算する積分部と、実コラム角速度に比例ゲインを乗算する比例制御部と、前記積分部の出力から前記比例制御部の出力を減算して前記電流指令値を求める第4減算部とで構成されており、
前記実コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering apparatus configured to assist the steering system by calculating a current command value based on at least a steering angle and driving a motor based on the current command value,
A target column angle calculation unit that calculates a target column angle based on the steering angle and vehicle information; and a column angle control unit that calculates the current command value based on the target column angle and the detected actual column angle. ,
The column angle control unit is
A target column angular velocity calculation unit that calculates a target column angular velocity based on the difference between the target column angle and the actual column angle, a differentiation unit that calculates an actual column angular velocity based on the actual column angle, the target column angular velocity and the A speed control unit that calculates the current command value based on the actual column angular velocity,
The target column angular velocity calculation unit is
A second subtracting unit that calculates an angle difference between the target column angle and the actual column angle, and a position control unit that calculates the target column angular velocity by multiplying the angular difference by a proportional constant,
The speed controller is
A third subtraction unit for obtaining a speed difference between the target column angular velocity and the actual column angular velocity; an integration unit that integrates the speed difference and multiplies an integral gain; and a proportional control unit that multiplies the actual column angular velocity by a proportional gain; A fourth subtraction unit that subtracts the output of the proportional control unit from the output of the integration unit to obtain the current command value;
An electric power steering apparatus characterized in that the actual column angle is controlled to a value corresponding to the steering angle and the vehicle information.
操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、
前記コラム角制御部が、
前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角を速度フィードフォワード制御する速度フィードフォワード制御部と、前記目標コラム角速度に前記速度フィードフォワード制御部からの速度フィードフォワード制御値を加算して最終目標コラム角速度を求める加算部と、前記最終目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて、前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されており、
前記実コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering apparatus configured to assist the steering system by calculating a current command value based on at least a steering angle and driving a motor based on the current command value,
A target column angle calculation unit that calculates a target column angle based on the steering angle and vehicle information; and a column angle control unit that calculates the current command value based on the target column angle and the detected actual column angle. ,
The column angle control unit is
A target column angular velocity calculating unit that calculates a target column angular velocity based on the difference between the target column angle and the actual column angle, a differentiating unit that calculates an actual column angular velocity based on the actual column angle, A speed feedforward control unit that performs feedforward control, an addition unit that obtains a final target column angular velocity by adding a speed feedforward control value from the speed feedforward control unit to the target column angular velocity, the final target column angular velocity and the A speed control unit that calculates the current command value based on the actual column angular velocity,
An electric power steering apparatus characterized in that the actual column angle is controlled to a value corresponding to the steering angle and the vehicle information.
前記操舵角に応じて所望の操舵トルクを設定する操舵トルク設定部と、前記所望の操舵トルクをトーションバーのバネ定数で除算して目標捩れ角を算出する除算部と、前記操舵角から前記目標捩れ角を減算する第1減算部とで構成されている請求項5又は6に記載の電動パワーステアリング装置。 The target column angle calculation unit is
A steering torque setting unit that sets a desired steering torque according to the steering angle, a division unit that calculates a target torsion angle by dividing the desired steering torque by a spring constant of a torsion bar, and the target from the steering angle The electric power steering apparatus according to claim 5, further comprising a first subtracting unit that subtracts a twist angle.
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